D0I:10.13374/i.issn1001053x.2003.04.013 第25卷第4期 北京科技大学学报 VoL.25 No.4 2003年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2003 电磁搅拌工艺参数对半固态AZ91D 镁合金组织的影响 甄子胜毛卫民陈洪涛钟雪友 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要研究了电磁搅拌工艺参数对半固态AZ91D合金组织的影响规律.结果表明：电磁搅 拌条件下半固态AZ9]D合金组织的固相颗粒为蓝藏状或粒状α一Mg,随电磁搅拌功率的增 大，蔷藏状形态逐渐消失，固相颗粒形态趋于粒状和圆整：在实验范围内，随电磁搅拌电源频 率的增大，半固态AZ91D合金组织中固相颗粒形态越来越圆整.这主要是由于电磁搅拌条件 下半固态AZ91D合金组织的形成机理是以枝晶臂熔断为主，而在高频率下的电磁搅拌过程 中，在搅拌室产生的集肤效应使得表面和中心出现宏观温度差，从而加强了固相颗粒随流场 运动时的温度起伏，最终加速了枝晶的熔断 关键词镁合金；AZ91D:半固态：电磁搅拌：集肤效应 分类号TG146.2*2 在现有的工程用金属中，镁合金密度最小， 而其比强度和疲劳强度又比铝合金高，因此采 用镁合金可以大大减轻结构零件的重量，简化零 件设计.近年来，为了开发先进、经济的半固态镁 合金成型工艺，对半固态镁合金应用基础方面的 研究引起了广泛的关注，其中在不同作用场下镁 合金半固态组织的转变规律就是其一，Kamado 等四研究了机械搅拌条件对半固态AZ91D合金 组织的影响规律，郝远等研究了AZ91D合金在 10 半固态等温处理过程中组织的变化.但对于电磁 搅拌条件下半固态镁合金组织的研究，国内外均 鲜有报道.为此，本文研究了半固态AZ91D合金 在电磁搅拌条件下组织的转变规律，为开发新的 H0↑少 半固态镁合金成形方法提供依据， 1一电磁搅拌器，2一外壳，3一隔热层，4一石英管， 5一冷却水套，6一密封盖，7一搅拌坩埚，8-金属浆 1实验设备及方法 料，9一电阻丝，10一热电偶 图1半固态AZ91D电磁搅拌装置 1.1实验设备 Fig.1 Schemetic diagram of electro-magnic stirring equipt 实验所用设备如图1所示.该装置主要由电 机改装的线圈绕组构成，通电条件下在其内腔产 磁搅拌器、加热系统、搅拌室和搅拌坩埚组成.实 生旋转磁场.冷却水套起保护作用，加热系统采 验中电磁搅拌器采用旋转磁场型，由三相异步电 用电阻加热方式，并通过两个分别放置于炉腔和 收稿日期2002-10-18 甄子胜男，29岁，博士研究生 重点基础研究g73"发是规翅资助项目0。C206722-)搅拌坩埚底部的热电偶来测控炉腔和金属液的第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 招 电磁搅拌工艺参数对半固态 镁合金组织的影响 甄子 胜 毛卫 民 陈 洪 涛 钟 雪友 北京科技大学材料科学 与工 程学 院 ， 北 京 摘 要 研 究 了 电磁搅拌工 艺参 数对 半 固态 合金 组 织 的影 响规律 结 果 表 明 电磁搅 拌条件下 半 固态 合金 组 织 的 固相颗粒 为蔷薇状 或粒状 一 ， 随 电磁 搅 拌功率 的增 大 ， 蔷薇状形态逐渐消失 ， 固相颗粒 形 态趋于粒状 和 圆整 在实验范 围 内 ， 随 电磁 搅拌 电源频 率 的增大 ， 半 固态 合 金 组 织 中固相 颗粒形 态越来越 圆整 这 主 要 是 由于 电磁搅拌 条件 下 半 固态 合金 组 织 的形 成 机理 是 以枝 晶臂熔 断为主 ， 而 在高频率下 的 电磁 搅 拌过程 中 ， 在搅拌 室产生 的集肤 效应使得表 面和 中心 出现宏观温度差 ， 从而 加 强 了固相 颗粒 随流场 运 动 时 的温度起伏 ， 最 终加速 了枝 晶 的熔 断 关键词 镁合 金 半 固态 电磁搅拌 集肤效应 分 类号 在现 有 的工 程 用 金 属 中 ， 镁 合 金 密 度 最 小 ， 而 其 比强度 和 疲 劳 强度 又 比铝 合 金 高 〔 ，， 因此采 用镁 合 金 可 以大大减轻 结构零件 的重量 ， 简化零 件 设 计 近年 来 ， 为 了开发 先进 、 经 济的半 固态镁 合 金 成 型工 艺 ， 对 半 固态镁 合金 应 用基 础 方 面 的 研 究 引起 了广 泛 的关注 ， 其 中在不 同作用场 下镁 合 金 半 固态 组 织 的转 变规 律就 是 其一 等 口，研 究 了机 械 搅 拌 条 件 对 半 固态 合 金 组 织 的影 响规 律 ， 郝远 等 “ ，研 究 了 合 金 在 半 固态等温处 理过程 中组织 的变 化 但 对 于 电磁 搅拌条件 下 半 固态镁 合 金 组 织 的研 究 ， 国 内外 均 鲜有报 道 为此 ， 本 文研 究 了半 固态 合金 在 电磁 搅拌条件 下 组织 的转变规律 ， 为开发 新 的 半 固态 镁 合 金 成 形 方 法 提供 依据 目 匕 臼 目 风又 洲 ‘ 几曰卜声翻肠卜户州州 门以凡 以 尹 娜忿口麟荣抓 一 ‘ 喇 ‘ 法二口 奔凉羊阳义 、 八八 目月 喇 祠， ，闷 勺协入八曰 声声声刁呀月 霭 窿瀚鬓 愁越 粼麦 长 一 币 侧困 目 蒸 于州 郡 赎 映飞 】 口白皿 馨到 簇 实验 设 备及 方 法 实验 设 备 实验 所 用 设 备 如 图 所 示 该 装 置 主 要 由 电 磁 搅 拌器 、 加热 系统 、 搅拌 室和搅 拌 增 祸 组成 实 验 中 电磁搅拌 器采用 旋转磁场 型 ， 由三相 异 步 电 收稿 日期 卜 甄 子 胜 男 ， 岁 ， 博 士 研究生 国家重 点基础研 究 “ ， 发 展规 划资助项 目倒 一 一 电磁搅 拌器 ， 一外 壳 ， 一隔热层 ， 一石 英管 ， 一冷却 水 套 ， 一密 封盖 ， 一搅 拌柑 祸 ， 一金 属浆 料 ， 一 电阻丝 ， 一 热 电偶 图 半 固态 电磁搅拌 装皿 一 阅 机 改装 的线 圈绕 组 构成 ， 通 电条件 下在其 内腔产 生 旋 转磁 场 冷 却 水 套 起 保 护 作用 加热 系 统 采 用 电阻加热 方 式 ， 并通 过 两个 分 别放置 于炉腔和 搅 拌 柑 祸 底 部 的热 电偶 来 测 控 炉 腔 和 金 属 液 的 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．04．013